南宁职业技术学院 广西南宁 530031
摘要：时代的变迁，伴随着经济的发展，国民对于建筑质量的要求越来越高，建筑商由此看到新的商机，新型建筑、创意建筑的层出不穷，满足了人类对于建筑的外观的要求，却忽视了建筑的质量要求。BIM 是一项将高科技运用于工程建设中的技术，能够兼顾考虑建筑的设计感与质量，实现传统工艺无法达到的实际要求。
关键词：建筑；结构设计；BIM 技术
前言：建筑结构设计是建筑的框架，对于材料的运用、布局的设计等都需要合理科学的研究，BIM 技术不仅是一款基于3D 技术的设计软件，还能够通过对材料的模拟设计与运用来实现对工程技术的改进。此技术在现代工程施工中受到广泛的应用，为现代建筑工程的结构与材料应用奠定了科学基础。
一、BIM 技术的概念及特点
（一）概念
BIM 全称Building Information Modeling，意思是建筑信息模型或建筑信息管理。主要是以建筑工程项目中各项基本信息作为依据，从而建立起一副三维立体建筑模型，依靠数据反映出的信息对建筑的使用性及合理性进行分析与改进的一项技术[1]。
（二）特点
1.可视化
传统的建筑需要设计人员将设想方案画于图纸上，耗时长，且无法全方位的直观的表达某些信息，BIM 技术将二维图画转换为三维动画，实现了对建筑结构设计的直观反映，通过搭建BIM 技术模型基础，形成真正意义上的好项目样板，从而减少重复工作，加快设计速度。
2.协调性
传统的建筑工程在设计过程中常常会因设计的观点不同而发生冲突，且往往发生于图纸设计完毕后，一旦重新修正又要耗费大量的时间，为工程的进展带来阻碍。BIM 针对这一问题对系统内部结构进行填充，当设计者利用该系统进行设计时，BIM 会自动生成协调数据，对其设计方案给出适当的建议，从而在一定程度上避免了冲突的发展。
3.模拟性
BIM 热能及其他能量的感应系统，通过在BIM 系统中虚拟建筑的结构基础、结构柱、以及结构框架、结构桁架、板式楼梯等进行不同的材料间的切换，实现对建筑结构稳定性及抗震性等测评，此外，BIM 还可将实体建筑的模拟延伸至3D 甚至4D 范畴，实现了建筑工程对时间及资金方面的控制。
4.优化性
优化受到三项因素的限制，即时间、信息量及工程复杂程度。BIM 能够为设计者提供最为直观的数据信息，且能够自动的生成调节方案，极大的增加了设计灵感，同时也加大了信息量；BIM 对于可见因素与非可见因素都可以直观的形式呈现出来，从而降低了设计难度，此外，BIM 的4D 模拟技术可实现对时间的把控，从而加强了对项目方案的优化。
5.参数化
BIM 承袭了计算机的数据化特点，其图形的转换主要由参数来控制，构件之间的不同可通过参数体现出来，想要改变建筑构造只需要改变参数值即可，且设计图也是采用参数的形式进行保存的，便于操作与更改，从而也实现了对建筑设计的数据化管理。
6.多样化
BIM 可设置多种视图样板，包括结构基础平面、结构模板平面、结构布置平面、结构配筋平面、结构剖面、结构立面等等，实现对建筑结构的额多样化、立体化呈现。
二、BIM 技术在建筑结构设计中的应用分析
（一）在古代建筑中的应用
由于战争或其他因素影响，许多古代建筑已成为断壁残垣，传统的2D绘图无法对建筑缺失结构进行修补，且由于人脑运算的不严谨，导致其绘图数据存在许多问题。由于Revit 建筑3D 图中的梁柱族与结构梁柱族是不同的，因此仅利用2D 或3D 建筑图文作为结构建模条件，在此基础上搭建结构BIM 模型。BIM 的3D 绘图技术可实现对建筑的整体构图，并对缺失结构部件进行模拟修补，根据不同材料的分析比较，制定出最为妥帖的建筑修补方案。此外，HIM 技术的发展与引用，可以更好的实现对于历史建筑的复原。HIM 即历史信息模型，可将海量的传统建筑参数融入到BIM 系统中，形成具有针对性的技术，从而更好的实现我国传统文化的弘扬与发展[2]。
（二）在现代复杂型建筑中的应用
由于BIM 不提供异类的建筑构件族块，因此设计师才进行构图之前应创造自己的异型构件族。此外，利用BIM 可融合信息的功能，使各个专业融会贯通，可实现对建筑结构的复杂性的要求，如图1 所示。例如在国家鸟巢体育馆、水立方等建设中，都运用到了BIM 技术，将建筑工程与美学相结合，并根据系统的模拟参照图引入创新思维，形成生动的、美观的现实建筑。对模拟模型的形态与构架进行调整，以达到建筑的最佳状态。此外，利用BIM 的模拟化特征，对建筑进抗震、防辐射等实验，从而达到对建筑质量的预想要求。
图1 BIM 在现代复杂建筑中的应用
（三）三维建模在建筑结构设计上的应用
对于总包管理难度极大的工程项目，同样适用BIM 技术。由于工程外观采用不规则的几何形态，采用常规的设计方法无法实现对建筑结构的直观体现，大大增加了设计难度，且对于建筑中的隐性结构也无法进行材料配比与测量，因此采用BIM 技术，将2D 平面视图转化为3D 模型，不仅能够使管理人员快速的了解项目的建筑功能，更能够准确的测算出建筑结构的空间布局，从而节省了项目初期的规划用时，确保了项目决策的科学性。例如，慈溪大剧院的建设就采用到了BIM 技术，该剧院由剧院和影院组成，总面积达到了48159.82m2，错综复杂的混凝土交叉结构以及钢筋的扭曲形态，都为建筑与施工带来极大的挑战。因此采用BIM 技术，加强施工管理的精细化、分工信息化、施工主流化，实现了对该复杂工艺的快速应对，确保了建筑达到预想建设目标。
图2 BIM 的三维视图在建筑中的应用
（四）碰撞检查 提高工作效率
BIM 的4D 技术，可通过时间轴的变换进行工程各节点信息数据的显示，实现了对建筑模板更加精细化的管理，不仅降低了建筑成本，还确保了项目的效益。利用BIM 软件的碰撞功能，实现建筑过程中结构与设计图纸间、结构与暖通间的碰撞，从而发现设计图纸中存在的问题，并根据BIM 的协调数据显示进行信息的记载，及时反馈给设计单位，从而确保了工程的设计质量。
三、建筑结构设计中BIM模型所包含的内容
1、构件方面。BIM技术在建筑结构构件设计中具有非常重要的作用，其中内容很丰富，包括构建材料、几何尺寸以及荷载等信息，这些信息能够非常直观的显示出来，相关的设计人员能够随时进行使用和分享。尤其是在结构节点设计方面，BIM技术的使用，能够快速和直接进行构件作用的判断，将梁、板以及墙、柱等部分的信息进行定义，同时能够对连接构件做出更加合理的判定，这样是为了更好的将其与节点的进行匹配，这样就能够将所建立模型的信息进行科学地参数计算。
2、整体层次关系。使用BIM技术，必须要建模，而模型的构件需要
大量的信息数据，在虚拟的条件下，模型能够非常正确完整将结构进行优化调整，为人们提供最合理、最具可行性的设计施工方案，同时，还可以缓解施工过程中所产生的突发问题，协调各部分施工之间的关系，BIM技术可以及时搜集并整理各种施工信息，并实现分享，施工人员以及技术人员在需要的时候可以随时进行查阅和使用，为建筑结构整体分析计算提供更多依据。
结语：综上所述，BIM 系统可实现对建筑设想的直观化展现，并能够大大的节约建筑成本，实现更加快捷的、科学的、精确的建筑设计构想，促使建筑工程中的经济、技术问题得到改善，从而更好的保证了建筑参数及数据的一致性，大大促进了我国建筑行业的快速发展。
参考文献：
[1] 李秀霞. 关于建筑结构设计中BIM 技术的应用探究[J]. 门窗,2017,(02):134.
[2]钟迅. 关于建筑结构设计中BIM 技术的应用探究[J]. 江西建材,2017,(16):37+41.
论文作者:刘勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/18
标签：建筑论文; 技术论文; 结构论文; 建筑结构论文; 模型论文; 构件论文; 信息论文; 《基层建设》2017年第32期论文;